最近，一支天文学家团队在银河系里发现了一颗跑得最快的恒星。它的速度有多夸张？每秒25,000公里，相当于光速的8%。这颗名为S301的恒星，绕银河系中心超大质量黑洞——人马座A*——转一圈，只需要8.7年。
你可能对这个数字没什么概念。这么说吧，我们的太阳绕着银河系中心转，速度大约是每秒230公里。而S301在最快的时候，速度是太阳的100多倍。如果把它想象成一辆车，太阳还在市区限速40迈慢慢挪，S301已经在赛道上飙到4000多迈了。
但真正让天文学家感兴趣的，不是它跑得多快，而是它为什么能跑这么快。答案，跟它离黑洞有多近有关。
S301离黑洞最近时，距离相当于土星到太阳
根据欧洲南方天文台（ESO）的说法，S301在运行到离黑洞最近的位置时，两者之间的距离，差不多相当于土星到太阳的距离。在宇宙尺度下，这几乎是"贴着"黑洞在飞。
人马座A*的质量，相当于400万个太阳。这么大的质量，引力自然极其惊人。当S301靠近黑洞时，巨大的引力会把它"拽"着加速。但它并没有一头栽进黑洞里，而是沿着一条被拉得很长的椭圆轨道，绕着黑洞转。
这也解释了为什么S301的速度变化如此之大——离黑洞近的时候，它跑得飞快；离得远的时候，速度就慢下来。这种情形，在太阳系里其实也有类似版本，比如哈雷彗星。它靠近太阳时速度很快，远离太阳时则慢悠悠地晃。
S301可能不是"本地出生"的恒星
有意思的是，S301很可能不是在现在这个位置形成的。天文学家认为，它原本可能是某个双星系统里的一颗恒星，有自己的"伴侣"。但不幸的是，这对双星在靠近人马座A*时，被黑洞强大的潮汐力给"拆散"了。
欧洲南方天文台解释说："S301的轨道特性，加上恒星不可能在离超大质量黑洞这么近的地方形成，都表明它原本属于一个双星系统。这个系统被人马座A*的潮汐力撕裂后，S301被黑洞的引力捕获，而它的伴星则被高速甩了出去——速度快到很可能已经彻底飞出了银河系。"
换句话说，S301是一颗"外来户"，它被黑洞强行"收编"了。而它的老搭档，则被一脚踢出了银河系，从此各奔东西。
追踪S301，可能揭开黑洞自转之谜
天文学家之所以对S301这么上心，还有一个更深远的目的：他们想通过它，搞清楚人马座A*到底转得有多快。
质量和自转（也叫自旋），是描述黑洞的两个基本属性。到目前为止，科学家们有迹象表明人马座A*在自转，但还无法精确测量它转多快、朝哪个方向转。
根据广义相对论，一个旋转的黑洞会"拖拽"它周围的时空一起转动。这种效应，理论上会轻微改变S301的轨道。如果天文学家能在未来几年里测出这些微小的轨道偏差，就能反推出人马座A*的自转情况。
简单说，S301就像一把天然的"尺子"，帮我们量出黑洞旋转的细节。而黑洞的自转会扭曲时空结构，追踪S301，或许能让我们对这种现象有更直观的认识。
S301是怎么被发现的？
这颗恒星最早是在2023年被探测到的，用的仪器是欧洲南方天文台设在智利的甚大望远镜干涉仪（VLTI）上的GRAVITY设备。从那时起，天文学家就一直在追踪它的运行轨迹。
目前，S301是已知的银河系里轨道速度最高的恒星，也是离人马座A*最近的一颗。天文学家预测，未来10年内，他们有望确定人马座A*的自转情况。
这件事本身没那么神奇，真正神奇的是：一颗恒星绕着黑洞转圈，居然能帮我们回答关于时空本质的问题。宇宙的运转方式，有时候比科幻小说还让人意想不到。
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